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生物的染色體為什麽會有「基因荒漠」?

2021-05-24知識

這是人類基因組計劃留下的負面遺產之一:讓人們對非編碼區有錯誤的認識和不切實際的幻想。

「基因荒漠」的說法源自人類基因組計劃的結論「人類基因組只有約 1.5% 在編碼蛋白質」,一些學者將 98.5% 的非編碼區裏 大片沒有基因的連續區域 比喻為荒漠。其實這裏面許多區域裝著 調控基因表現的啟動子、強化子、沈默子、絕緣子,還有轉錄因子的連線點位

  • 非編碼 DNA 中至少 5% 的特定序列可能是減數分裂過程中染色體結構、著絲粒功能、同源染色體辨識使用的特征。這部份目前還不清楚。
  • 另一方面,人們往往以為生物身上的任何玩意都得對前進演化有點什麽「意義」才行,並將自己一知半解或只聽過個名字的功能 往非編碼區裏胡亂歸因 ,例如「不管病毒怎麽變異,我們體內總能產生相應的抗體,你覺得那些抗體的基因是哪來的呢」這樣的純粹錯誤。

  • 抗體是靠活化 B 細胞編碼重鏈和輕鏈的 V 區基因發生V(D)J 重組、抗體類別轉換重組、 高頻率的點突變 等機制來叠代制造的,這種高頻突變叫「體細胞高頻突變」或「體細胞超突變」。這些機制根本就不依賴「在非編碼序列裏預先儲存針對的基因」那樣的垃圾機制。
  • 這種「前進演化意義論」是十九世紀墳墓裏散發的流毒與人類基因組計劃起初的誇大宣傳雜交的產物。自然選擇塑造的 DNA 序列不要求「有意義」「功能強大」「有種種優點」,只要你沒在傳代過程中被任何因素打斷,什麽樣的無功能廢物都可以傳下來,「在傳代之前不會高概率致死」就可以算中性性狀了,然後你需要的就只是一點偶然。

  • 人類基因組是自然選擇塑造的垃圾山,其許多功能極度低效或業已損壞,還有一些重要生理功能所需的基因看起來完全是來自古代的逆轉錄病毒。
  • 比較基因組學分析顯示,人和非人生物的許多 DNA 序列沒有提供任何適應力優勢,而且經常發現「功能比同一演化支上的其它物種所用的版本還要差,甚至在幾個突變的影響下報廢了」的基因。
  • 人類基因組 76% 的非編碼 DNA 序列會被轉錄,但這樣搞出的許多 RNA 經常在與核糖體結合之前就被降解掉,人們目前沒有找到這之中大部份片段的生理功能。
  • 另一方面,已經找到功能的非編碼 RNA 的水準參差不齊,有些還是很重要的。
  • 你當然可以期待「非編碼 DNA 序列突變為有功能的序列或新的基因,發揮新的作用」,但大部份突變是無用或有害的,人對多種病原體的易感性和一些癌癥的發病與非編碼 DNA 序列的突變有關。而且,目前看來非編碼 DNA 序列突變出任何有功能序列的概率都比「隨便來了個病毒,送你個有功能序列」的概率要低。

  • 例如新冠病毒不是逆轉錄病毒,但它可以將部份序列送給感染者,而且新冠病毒可以透過血-腦屏障、血-睪屏障、血-胎盤屏障。